Komposiitne mikrokanaliga vedelikjahutusega plaat aurukambri termiliste lahendustega
Kommunikatsioonitehnoloogia kiire arenguga suureneb pidevalt ka elektroonikaseadmete soojusvõimsus. Iga areneva tootepõlvkonna energiatarve suureneb umbes 30% kuni 50%. Kiibi soojusvoo tiheduse pidev suurenemine piirab otseselt laastude soojuse hajumist ja töökindlust. Samas on olemasoleva arvutiruumi suure voolutarbimise ja ebapiisava võimsuse tõttu arvutiruumil oluline surve toiteallikale ja soojuse hajumisele. Traditsioonilist õhkjahutust on selle kõrge soojuse hajumise müra, suure energiatarbimise ja suure jalajälje tõttu raske säilitada.
Sellega seoses on tekkinud vedelikjahutusega andmekeskused koos vedelikjahutusega serverite ja muude seadmetega, mis pakuvad uusi lahendusi andmekeskuste jahutamiseks ja soojuse hajutamiseks. Kiiresti arenevas kaudse vedelikjahutustehnoloogias on vedelikjahutusplaat ühefaasilise või kahefaasilise vedelikjahutussüsteemi põhikomponent. Elektroonilised komponendid on kinnitatud vedelikjahutusplaadi pinnale ja elektroonikakomponentide soojus kandub läbi soojusjuhtivuse vedelikjahutusplaadile. Vedeliku jahutusplaat ja töövedelik läbivad tugeva ja tõhusa konvektiivse soojusülekande.
Kiibi soojuslik jõudlus on seotud seadme elueaga. Uuringutulemuste kohaselt on elektrooniliste komponentide rikete määr sideväljas eksponentsiaalselt seotud temperatuuriga, kusjuures tõrkemäär kahekordistub iga 10 kraadi C temperatuuri tõusuga. Võrreldes traditsioonilise sundõhujahutusega on vedelikjahutustehnoloogial parem soojuse hajumise efekt ja lühem soojuse hajumise tee. Areneva ja tõhusa soojuse hajumise meetodina saab see tõhusamalt lahendada operaatorite valupunkte, mis on seotud suure energiatarbimise ja suure soojusvoo seadmete rakendamisega arvutiruumides. Lisaks muutuvad seadmete energiatarbimise ja soojusvoo tiheduse suurenemisega silmapaistvamaks vedelikjahutustehnoloogia eelised, nagu tugev soojuse hajumise võime, vähenenud ruumimüra ja rohelise energia säästmine.
Uut tüüpi aurukambri komposiitmaterjalist mikrokanaliga vedelikjahutusplaat. Võrreldes traditsiooniliste külmplaatidega on sellel tõhusam soojuse hajutamise võime ja see sobib paremini suure energiatarbimise ja suure soojusvoo soojuse hajumise probleemide lahendamiseks. Vedeliku jahutusplaadi saab voolukanali kuju järgi jagada freesitud soonega jahutusplaadiks ja mikrokanaliga jahutusplaadiks. Freesitud soonega külmplaat on moodustatud töötlemise teel ning töötlemise piirangute tõttu on selle soojuseraldusvõime ligikaudu 65 W/cm2. Mikrokanaliga külmplaat viitab tavaliselt külmale plaadile, mille kanali suurus on 10-1000 µm, mida peamiselt töödeldakse ja moodustatakse uimede kraapimise teel ning mille soojuseraldusvõime on ligikaudu 80 W/cm2.
Kommunikatsioonivaldkonnas kasvab digitaliseerimise arenedes jätkuvalt arvutusvõimsus ja kiibi soojusvoo tihedus. Eeldatakse, et kiibi võimsustihedus ületab 3 aasta jooksul 100 W/cm2. Suure energiatarbimise ja suure soojusvoo kiipide jaoks ei suuda tavalised mikrokanaliga külmplaadid enam soojuse hajutamise vajadusi rahuldada. Soojuse hajumise kitsaskohast läbimurdmiseks kombineeritakse VC ja mikrokanaliga vedelikjahutusega plaadid, et kasutada igakülgselt ära VC kiire soojuse difusioonivõime ja mikrokanaliga vedelikjahutusega plaatide soojusülekandevõime, lahendades suure soojusvoo kiipide soojuse hajumise probleemi.
Ühtse temperatuuriplaadiga komposiit-mikrokanalilise vedelikujahutusplaadi tööpõhimõte: kiip kannab soojuse üle liidese materjalile ja edasi VC aurustuspinnale, kasutades VC ühtseid temperatuuriomadusi, et saavutada kuumuse kiire difusioon või migratsioon. Seejärel eemaldab konvektiivne soojusülekanne töövedeliku ja külmaplaadi vahel pidevalt kiibi tekitatud soojust, saavutades suure soojusvoo kiibi jahutamise.
